基于振动搅拌技术高寒地区基层抗冻性与抗裂性试验研究

为了改善水泥稳定碎石半刚性基层收缩性能大,混合料拌和不均匀等,并提高基层抗冻性等路用性能,采用振动搅拌技术来改善基层的性能,提高其抗裂性和抗冻性等路用性能.振动搅拌技术是一种能较好地改善混合料拌和质量的机械强化技术.本工作研究振动搅拌水泥稳定碎石混合料的抗冻性和收缩性,对两种不同的水泥稳定碎石混合料进行了冻融试验,试验结果表明室内振动搅拌水泥稳定碎石基层材料冻融循环后强度损失比非振动搅拌水泥稳定碎石混合料冻融循环后强度损失少,且振动搅拌水泥稳定碎石基层材料的BDR值比其非振动搅拌的BDR值大,效果较为明显.由此得出振动搅拌技术有助于增强基层材料的抗冻性.根据收缩性能试验的对比分析,试验研究表明振动搅拌能很显著降低混合料的收缩应变和收缩系数;电镜试验结果也证明在振动作用下水泥结合料能更好地分散在骨料周围,使混合料能更好地成为一个整体.从试验中可以看出,振动搅拌水泥稳定碎石混合料中裂缝较均匀,裂缝宽度较小,由此表明振动作用能增强基层材料的抗裂性,减少其裂缝的产生.     

M-EMS搅拌强度对重轨钢均质性及凝固组织的影响

试验对比研究连铸M-EMS不同搅拌强度对U75V(RH340)重轨钢均质性的影响。结果表明:无搅拌试验铸坯均质性最优,C元素偏析度极差为0.13～0.20,标准均方差为0.027～0.048;Mn元素偏析度极差为0.04～0.06,标准均方差0.012～0.014,负正偏析交替不明显,最大正偏析集中于铸坯中心区域,铸坯柱状晶发达;强搅拌(380×10~(-4) T)试验铸坯等轴晶比例高,晶粒尺寸小,C元素负正偏析交替明显。强搅拌(380×10~(-4) T)试验铸坯轧制钢轨轨头C元素偏析度极差0.08,弱搅拌(220×10~(-4) T)为0.05,无搅拌为0.03;强搅拌(380×10~(-4) T)试验铸坯轧制钢轨轨腰正偏析区正偏析范围1.01～1.03,弱搅拌(220×10~(-4) T)为1.03～1.05,无搅拌为1.02～1.06。由此提出:取消结晶器电磁搅拌,采用"二冷(凝固末端)电磁搅拌+凝固末端压下"的技术思路,并确定二冷(凝固末端)电磁搅拌安装位置为距离结晶器液面5.0～6.0 m区域。     

搅拌摩擦加工对AZ91镁合金微观组织及裂纹扩展性能的影响

对铸态AZ91镁合金进行搅拌摩擦加工,通过光学显微镜,扫描电镜进行组织及断口分析。结果表明,观察发现晶粒得到极大细化,第二相融入基体。对其裂纹扩展行为研究发现,抵抗裂纹扩展能力提高,加工之后的裂纹扩展断口出现韧窝,相比母材呈现塑性断裂的特征,发生脆韧转变。     

搅拌摩擦微连接设备及工艺研究

由于已在航空航天及电子领域广泛应用的铝、镁合金难以实现超薄板焊接,研究设计了基于Mach3软件控制系统的搅拌摩擦微连接焊机。利用该设备进行焊接作业,宜采用轴肩直径为6～8 mm的搅拌工具针对厚度在1 mm内的薄板进行施焊,且可进行3D成型搅拌摩擦微连接,焊接热输入、焊件变形小,焊缝成形美观。Mach3软件控制系统具有优秀的兼容性、可操作性和稳定性,操作简单、维护方便并具有开放性,搅拌摩擦微连接焊机体积小、质量轻、安装方便,焊机整体稳定性高、可操作性强。     

局部法评定铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能

三种不同的局部法,临界距离法、应力平均法和等效应力强度因子法,用于评估Al6082-T6铝管搅拌摩擦焊焊接接头的疲劳性能。结果表明,3种疲劳评定方法都能对铝合金搅拌摩擦焊接头做出合理的评定。运用临界距离法时采用Peterson修正公式计算临界距离参数L,结果表明该方法能够精确预测出Al6082-T6铝管搅拌摩擦焊焊接接头的疲劳极限,预测误差仅4%,并能预测出接头疲劳薄弱区域;应力平均法的预测结果偏保守,预测结果较试验值低7.46%,其将焊趾视为尖锐缺口的做法具有工程应用价值。等效应力强度因子法通过将接头模拟成带标准裂纹的构件来计算焊接接头等效应力强度因子范围,并通过与接头裂纹扩展门槛值比较来判断焊接件是否发生疲劳失效,结果表明等效应力强度因子法能够对Al6082-T6搅拌摩擦焊接头做出合理的疲劳评定。     

地下综合管廊软土地基水泥土搅拌桩处理的优化设计研究

建设中的南京市浦口新城核心区综合管廊位于长江漫滩软土地区,管廊基坑地基处理方式以水泥土搅拌桩为主。其中临江路段管廊为双舱结构,现状工况中水泥土搅拌桩桩径D=500mm,桩心距纵向为1.5m,横向为1.2m。以临江路段为例,运用大型三维有限元软件,通过改变桩身模量、桩间距和桩长,在满足综合管廊沉降控制要求的前提下,进行水泥土搅拌桩处理参数的优化,以达到经济效益的目的,并对类似工程具有借鉴意义。     

铆钉结构对铝合金板搅拌摩擦单面铆接穿透力的影响研究

利用三种基于不同铆钉穿透机理的搅拌摩擦单面铆接工艺(Friction stir blind riveting, FSBR)对AA6061-T6(厚度为1 mm)与AA6022-T4(厚度为2 mm)铝合金板进行了铆接。发现完全依靠挤压机理实现铆钉穿透的工艺(FSBR-III),其最大铆钉穿透力比另外两种同时依靠挤压与切削机理实现铆钉穿透的工艺(即FSBR-I和FSBR-II)分别高33%与83%。通过分析铆钉穿透单一工件的过程,建立了工件材料去除率与铆钉穿透力的关系曲线,并综合考虑铆钉穿透机理以及摩擦热的影响,分析了穿透过程中不同结构铆钉的穿透力变化规律。研究发现,挤压机理在铆钉穿透机理中所占比重越高,则相同材料去除率下铆钉穿透力越大,同时穿透力受摩擦热的影响越明显。此外,通过接头断面观察,发现铆钉切削性能更优异的FSBR-II,所得接头中的上下工件间隙最小;FSBR-I与FSBR-II工艺会产生切屑,而在FSBR-III连接过程中没有切屑产生。     

振动轴转速对双卧轴振动搅拌流场的影响

为研究双卧轴振动搅拌机搅拌筒内流场振动搅拌过程中固液混合流体瞬态流动情况,基于计算流体力学(CFD)提供的计算方法,结合动网格技术、欧拉多相流模型、Realizable k-ε湍流模型及离散相模型,采用C语言编写用户自定义程序(UDF),并将其动态链接到CFD中,在非稳态条件下数值模拟双卧轴振动搅拌机搅拌质量受振动轴转速、固相颗粒体积分数的影响规律,并在此基础上,进行了振动搅拌试验研究。结果表明:当搅拌轴转速为35 r/min、混合料颗粒体积分数为20%、颗粒直径分别为10 mm、20 mm和30 mm时,振动轴转速分别为960 r/min、1 460 r/min和1 800 r/min时其搅拌质量最佳;数值分析结果与试验结论基本一致,说明了数值计算结果的准确性和计算方法的可行性。